What is Praseodym?
Praseodym (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a lanthanoid in period 6. A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets. At room temperature it is a solid.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Schalen – eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo praseodym bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Mit ~ gekennzeichnete Werte sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 182 pm — that is 0.182 nm, so about 2747 million of them side by side would span a millimetre.
Temperaturbereich
Praseodym is liquid over a 2585 K window, from 1208 K to 3793 K.
Die Geschichte
A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets.
Carl Auer von Welsbach, ein österreichischer Chemiker und Erfinder, untersuchte Didym – ein vermeintliches Element, das Wissenschaftler jahrzehntelang vor ein Rätsel gestellt hatte. Mit dem neu entwickelten Verfahren der fraktionierten Kristallisation vermutete er, dass Didym kein einzelnes Element war.
Durch aufwendige Kristallisationsexperimente trennte Welsbach Didym erfolgreich in zwei verschiedene Elemente. Der Prozess erforderte Hunderte von Umkristallisationen und dauerte Monate.
Welsbach benannte eines der Elemente „Praseodym“, abgeleitet von den griechischen Wörtern „prasios“ (grün) und „didymos“ (Zwilling). Damit bezog er sich auf seine grünen Salze und seine Zwillingsbeziehung zu Neodym, das er gleichzeitig entdeckte.
Über 40 Jahre lang hatten Wissenschaftler „Didym“ untersucht und angenommen, es handle sich um ein einzelnes Element. Das Rätsel begann 1841, als Carl Mosander es erstmals von Cer trennte. Der Durchbruch gelang, als Welsbach systematische Spektroskopie einsetzte, um die Eigenschaften des vermeintlichen Elements zu untersuchen.
„Das Spektroskop enthüllte Linien, die nicht zu einem einzigen Element gehören konnten – das Rätsel des Didyms war endlich gelöst.“
— Carl Auer von Welsbach, 1885
Carl Auer von Welsbach war nicht nur Entdecker, sondern auch ein Erfinder, dessen Arbeit den Alltag veränderte:
Welsbachs Trennung von Praseodym und Neodym bewies, dass sorgfältige analytische Chemie verborgene Komplexität in der Natur sichtbar machen kann. Seine Verfahren wurden zur Grundlage für die Trennung aller Seltenen Erden.
Obwohl Welsbach zu Lebzeiten zahlreiche Ehrungen erhielt, darunter die Erhebung zum Baron durch den österreichischen Kaiser, werden seine Beiträge zur Chemie der Seltenen Erden häufig übersehen. Moderne Hightech-Industrien verdanken ihre Existenz seinen grundlegenden Entdeckungen.
Anwendungen
Praseodym ist der „Farbmeister“ der Familie der Seltenen Erden und erzeugt in der Materialwissenschaft besonders leuchtende Grüntöne. Seine einzigartige elektronische Struktur macht es für optische und magnetische Anwendungen äußerst wertvoll.
Praseodymgelbgrün ist eines der stabilsten und leuchtendsten bekannten Färbemittel. Anders als organische Farbstoffe, die verblassen, behält Praseodym seine intensive Farbe über Jahrhunderte. Es wird verwendet für:
Praseodym ist für die Herstellung der stärksten Dauermagnete der Welt von entscheidender Bedeutung:
Die einzigartigen optischen Eigenschaften von Praseodym machen es unverzichtbar für:
Die Preise für Praseodym sind aufgrund des begrenzten Angebots und der wachsenden Nachfrage aus der Elektrofahrzeugindustrie sehr volatil. Ein typisches Elektroauto benötigt in seinen verschiedenen Komponenten 200-600 Gramm Praseodym.
Woher es stammt
9.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 68% of elements
Praseodym gehört zu den selteneren Seltenen Erden und macht in Erzvorkommen nur etwa 5 % des gesamten Lanthanoidanteils aus. Obwohl es „selten“ ist, kommt es häufiger vor als Silber oder Quecksilber.
Chemische Formel: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Pr-Anteil: 4-6 %
Wichtige Quelle: Mountain Pass (USA), Bayan Obo (China)
Chemische Formel: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Pr-Anteil: 3-5 %
Vorkommen: Strandseifenlagerstätten, Seifenminen
Chemische Formel: YPO₄ (mit Pr-Substitution)
Pr-Anteil: 1-3 %
Spezialquelle: Schwermineralsande
Praseodym bildet sich in Karbonatitkomplexen und alkalischen magmatischen Intrusionen durch extreme magmatische Differentiation. Das Element reichert sich während spätphasiger Kristallisationsprozesse an, häufig in Verbindung mit fluorhaltigen Flüssigkeiten.
Die Recyclingeffizienz ist derzeit niedrig (5-10 %), verbessert sich aber aufgrund steigender Preise und Versorgungsbedenken rapide.
Praseodym ist aufgrund der geografischen Konzentration der Produktion und der technischen Schwierigkeit, es von anderen Seltenen Erden zu trennen, erheblichen Risiken in der Lieferkette ausgesetzt. Die Verarbeitung erfordert anspruchsvolle chemische Trennverfahren.
Handhabung
Praseodymverbindungen erfordern aufgrund der Risiken einer Sensibilisierung der Atemwege und der Haut sowie der Brandgefahr in metallischer Form einen sorgfältigen Umgang.
Praseodymmetall: In fein verteiltem Zustand hochpyrophor.
Feuerlöscher der Brandklasse D oder trockenen Sand verwenden. Bereich evakuieren. Niemals Wasser verwenden – es verursacht eine heftige Reaktion.
Betroffene Person sofort an die frische Luft bringen. Auf verzögert auftretende Atemwegsbeschwerden achten. Ärztliche Hilfe suchen.
15 Minuten mit sauberem Wasser spülen. Augenlider offen halten. Kontaktlinsen entfernen, sofern dies gefahrlos möglich ist.
Gründlich mit Wasser und Seife waschen. Kontaminierte Kleidung sofort ausziehen.
Ökotoxizität: Praseodymverbindungen können für Wasserorganismen giftig sein. Freisetzung in Gewässer und Boden verhindern. Nur über zugelassene Einrichtungen für gefährliche Abfälle entsorgen.
Schnelle Antworten
Praseodym (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a lanthanoid in period 6. A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets. At room temperature it is a solid.
[Xe] 4f³ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 21, 8, 2 electrons respectively.Praseodym melts at 1208 K (934.9 °C) and boils at 3793 K (3519.9 °C).
The standard atomic weight of Praseodym is 140.908 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Praseodym has a density of 6.77 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of praseodym is about 6.8× heavier.
Praseodym has a Pauling electronegativity of 1.13. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.
Praseodym was discovered in 1885 by Carl Auer von Welsbach. It is named after greek prasios didymos, "green twin".
Praseodym makes up about 9.2 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.